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҉҉҈热҉҉҈热҉҉҈热҉҉҈!手机需要“退烧”壳

来源:武汉大学2022年03月20日

夏天放在冰箱里降温

冬天充当暖宝宝

手机烫手、画质降帧

想拿手机拍最美的樱花

但是,太!热!啦!

#武汉大学研发退烧手机壳#

一度登上微博热搜榜首

手机壳如何“退烧”?

快跟随珞珞珈珈

一探究竟吧!



武汉大学动力与机械学院纳米能源实验室与OPPO热实验室联合开发了一款冰肤散热手机保护壳。这款全新面世的手机保护壳采用了Glacier Mat散热新材料,通过水分蒸发来带走手机背板的热量。安装散热手机壳后,手机在高负载场景下使用1小时,其表面温度相较于同等场景下的同款裸机低近2~3℃;降低温度后,手机的画质、帧率也明显高于裸机,进一步改善了用户体验。


“自动加湿的湿纸巾”?


许多电子设备在长时间使用后会温度过高,如果无法及时散热,会减慢设备的运行速度、损坏相关的组件,甚至导致电池爆炸或着火。半导体器件的散热成为现代电子器件的核心问题之一。



现有散热技术主要存在的问题在于:主动式散热通常结构复杂,能耗高,在越来越普及的小型化电子设备(如智能手机,VR眼镜等)上难以应用;被动式散热技术普遍散热能力较低,又难以满足电子设备的散热需求。“最后要解决的问题就在于机身与环境之间的热阻,这是从所智能手机一面世就面临着的技术瓶颈。”武大研究团队这样解释。


针对这一问题,武汉大学胡雪蛟教授、刘抗研究员带领团队设计开发一种被动式水凝胶薄膜散热技术,最新研究成果于国际顶尖期刊 Advanced Materials在线发表。


▲论文截图


对于这项技术的原理,研究团队给予了通俗易懂的阐释:“手机发热的时候通过水分蒸发带走热量,散热后水凝胶薄膜自动把水分从空气中吸回来。”这块薄膜本质上与“能自动加湿的湿纸巾”一样,“也可以说,基本相当于人体通过出汗实现散热的原理。”



将该薄膜覆盖于电子器件热源,薄膜内部水分会快速蒸发并迅速带走热量,降低热源温度。当电子器件不工作时,薄膜可自发从四周环境中吸收水蒸气,补充自身水分,实现循环利用。



这一设计,将主动式散热的散热能力和被动式的简单结构集成于一片凝胶薄膜;同时,“循环利用”这一特点契合当下科技发展的环保主题,为未来电子设计提供一种全新的散热思路。



水凝胶薄膜用在哪儿?


在研发成功后,这项被动式水凝胶薄膜散热技术得到了实际的产业化与应用,“退烧手机壳”目前得以面世。


▲大卷冰肤散热膜生产▲


据研究团队介绍,这款散热手机壳的特殊之处在于,手机壳内凝胶薄膜的水分并不会流出,而始终会与空气当中的水分保持平衡,“这实际上是对水的化学势调控。”



散热手机壳的外观并不笨重,看起来与普通手机壳并无二致。散热薄膜设置在手机壳内部,被一个导流硅胶垫包裹,触感柔软,且不会流动,触感上像是“一块人工皮肤”。



相较于之前常用的散热方式(如背夹散热器和传统湿纸巾),散热手机壳的优势主要在于两方面:一是美观大气,不影响握持;二是没有噪声,更加安静。此外,长期有效散热还能帮助手机延长使用寿命。



研究团队称,这项技术在未来仍存在着很大的应用空间,几乎包括所有需要应用散热技术的场景。无论是烈日下奔波的外卖小哥身穿的工作服,还是房屋内部的冷却降温,再到不依赖汽车发动机系统的车内自动散热……从衣食住行到高端科技,被动式水凝胶薄膜散热技术都能够派上用场。



仰望星空,更要脚踏实地


研究团队过硬的科研实力和国家政策的大力支持,是技术得以成功的重要因素。胡雪蛟曾经是iPhone的第一代芯片封装热设计师,深知散热对于手机等电子产品的重要性,并在16年前就开始了相关的研究。


受到国内人才政策的吸引,胡雪蛟回到国内,带领学生继续开展领域内的研究工作。在此期间,该研究得到国家自然科学基金的支持与国内企业的帮助,有效地实现了“产教结合”模式的良性循环。



十几年间,团队从基础研究一直到成果量产,不仅在研究项目上取得了重大突破,还培养出了一批又一批有作为、有贡献的优秀人才。“顶天立地”四个字,是团队在项目研发过程中秉持的核心精神,是助推水凝胶薄膜技术正式落地的重要保障,更是团队对投身于科研事业的学子们的殷切希望。



胡雪蛟认为,所谓“顶天”,是要做出高水平的学问,在人类认识的版图上拓展视野,走向未知;所谓“立地”,就是所研究的成果最终能够成功落地,改变生活,最终推动人类社会发展,成就有意义的人生。


手机壳是“小发明”

散热技术则是“大进步”

十几年如一日的薪火相传

“顶天立地”的扎实研究

为人类社会的发展

一步步开疆拓土

【责任编辑:曹竞】

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